微型高速泵小流量工况空化特性数值分析

通过CFturbo与UG软件建立及优化模型,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,利用CFX(计算流体力学)软件对微型高速离心泵进行数值模拟。通过小流量和不同进口总压工况,对叶轮进口段流动特性、叶片表面和叶轮流道的静压分布以及叶轮流道内空泡数分布3个方面进行流场分析。结果表明:流量对叶轮进口段回流影响较大;叶片前缘到后缘的压力逐渐增大,叶轮流道进口到出口的压力也逐渐增加;扬程系数陡降前的振动是叶轮空化不稳定引起的,随着空化系数的降低,空泡体积数逐渐占据整个叶轮流道,空泡分布也由不对称转变为对称结构;为微型高速泵的设计和研究提供了理论基础。     

叶片数对低比转速离心泵性能影响分析

振动及空化是影响离心泵性能的重要因素。为了进一步优化流道,提高离心泵的性能,在保证离心泵其他参数不变的情况下,设计了3种不同叶片数叶轮。对3种离心泵进行全流道三维非定常湍流数值模拟,分析叶片数对离心泵性能的影响。结果显示:不同叶片数离心泵在两个监测点的压力脉动主频都是相对应的叶片通过频率,次频为叶片通过频率的倍频。叶片数的变化对隔舌处的压力脉动变化影响较大。随着叶片数的增加,离心泵的扬程逐渐增大,离心泵的效率变化比较复杂,当叶片数为5时,离心泵的效率最高。随着进口压力的不断降低,离心泵叶轮所受扭矩发生变化,在临界空化余量附近,泵扭矩发生陡降。     

分流叶片进口直径对离心泵空化特性影响

为探究分流叶片对离心泵空化性能的影响,以IS80-50-200模型泵为研究对象,在模型泵上设计添加了3种不同进口直径分流叶片,利用CFD软件对离心泵进行全流道三维定常湍流空化数值模拟,分析不同汽蚀余量对离心泵空化特性和叶轮内部流场的影响,探究叶轮空化初生和发展规律。结果表明:添加分流叶片后,泵的扬程、效率均有一定程度的提高,且分流叶片的进口直径对扬程和效率的影响不大;泵的H-Q曲线驼峰减弱;泵的抗空化性能均有提高。在研究的水力模型中,当离心泵短叶片进口直径为0.8D2时,泵的抗空化性能最好。添加分流叶片后,长叶片两侧压差减小,叶轮进口处的低压区范围变小,有利于提高泵的抗空化能力。     

叶片进口边位置对小流量工况下离心泵空化特性的影响

为研究叶片进口位置对小流量工况下离心泵空化性能的影响,应用数值计算方法模拟了比转数为81的离心泵的三种模型,得到不同进口边位置的离心泵空化特性,并分析了叶轮内部流场与空化性能曲线的影响关系。结果表明,在小流量工况下,低比转速离心泵叶片进口边位置越靠前,抗空化性能较好,但严重空化后扬程衰减更快,流道直接被空泡堵塞,流道和叶片表面气泡分布较均匀,且气泡充斥流道速度较快,气泡体积分数各流道差值越小。相比较而言,叶片进口位置越靠后,气泡在流道内部和叶片背面分布不均匀,易出现噪声和振动,但在断裂空化状态,气泡并未完全堵塞流道,扬程下降速度较慢。整体来看,在小流量工况下,叶片进口边位置越靠前,离心泵的抗空化性能较好,并通过试验研究验证了模拟结果的可靠性。研究成果可为小流量工况下低比转速离心泵抗空化性能的优化提供参考。     

双吸泵空化非定常数值分析

为了分析双吸泵内部非定常空化流,采用SST湍流模型及基于Rayleigh-Plesset方程的输运空化模型,对双吸泵空化流场进行定常与非定常模拟,得到了双吸泵内流场空化初生部位及空化发展情况,并设置监测点分析了空化状态下双吸泵内不同位置处的压力脉动特性。结果表明,空化首先发生于叶片吸力面头部靠近前盖板处,随着空化余量的降低,空化面积及空泡体积分数不断增大,空化继续发展后,空泡会逐渐向叶片吸力面及叶轮出口扩散,从而降低泵的扬程;在一个旋转周期内,单个叶片上的空化状态呈现出由弱变强、再由强变弱的发展趋势;随着空化余量的降低,监测点处压力脉动幅值增加,蜗壳流道内压力脉动的主频为叶频,谐频为叶频的倍数,且蜗壳隔舌处的压力脉动幅值最大。     

导叶叶片数对离心泵特性的影响

在比转速n_s=71的离心泵研发过程中,针对叶片数z=5的叶轮,为选择适宜叶片数的导叶,采用CFX软件对单级研发泵进行非定常数值模拟研究,分析了不同工况下导叶叶片数分别为6、7、8时泵的外特性、压力脉动和叶轮径向力,针对小流量工况径向力的较大差异,进一步对比了叶轮内流场。结果表明,减少导叶叶片数可提高较大流量工况的扬程和效率,但可能导致小流量扬程下降;小流量区间导叶叶片数对压力脉动的影响较为复杂,而较大流量工况增加导叶叶片数有益于改善压力脉动;此外,导叶叶片数越多,非额定工况的叶轮径向力越小,特别是在小流量工况,增加导叶叶片数提高了叶轮流场的均匀性,径向力缩小约4倍。最终对整体性能较优的7叶片导叶进行排产和试验,其中扬程计算误差不超过5.9%,表明数值模拟结果具有一定精度。     

离心泵叶轮穿孔对空化性能的影响

为分析离心泵叶轮开孔对空化性能的影响,选取一普通离心泵作为研究对象,在进口易空化区不同位置做不同直径的贯通孔,利用CFD仿真软件,对模型进行全流道三维定常湍流空化数值模拟,研究在不同进口汽蚀余量条件、不同开孔位置和不同开孔直径对离心泵性能影响。结果表明:开孔会造成叶轮内能量损失,损失大小与开孔直径和孔内平均流速正相关;开孔对离心泵空化性能影响主要取决于流体在吸力面与压力面之间的能量差和开孔造成的能量损失之间的差值,差值为正则抑制空化,差值为负则加剧空化;扬程和效率随开孔直径先升高后下降,当穿孔直径为3 mm时,达到最大值;开孔会影响叶片吸力面压力及流场分布;综合看,在C=0. 5流面开孔优于在C=0. 9流面开孔。     

斜流工况下喷水推进器叶轮空化特性的数值研究

针对喷水推进器斜流工况时叶轮内部的空化问题,采用SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,对不同斜流角下的喷水推进器流场特性进行了数值模拟,获得了斜流角对喷水推进器水力性能、叶片表面空泡分布以及叶顶间隙区空化分布等方面的影响特性。结果表明：斜流角〖JP2〗从0°逐渐增大至40°时,推进泵的质量流量、扬程增加,效率则递减,约减小了3%;随着斜流角增大,依次影响多个叶片表面的空化分布,叶片表面空化区域从吸力面进口边向出口处不断发展;叶顶尖隙内的泄漏流、叶顶泄漏涡及卷吸区的空化范围随斜流角的增大不断扩展,并发生相互干涉和混合,最后叶顶区空化趋于稳定状态;随着斜流角的增大,叶顶进口附近处的空化和涡量分布发展规律具有相似性。     

固体颗粒含量对离心泵空化特性影响分析

为研究离心泵输送介质中固体颗粒含量对空化的影响,采用数值计算与试验结果进行对比相结合的方式进行了深入地研究,结果表明:固体颗粒含量对空化的影响比较大,空化随固体颗粒含量的增加而严重;在相同进口压力工况下,不同的固体颗粒含量对叶轮内部空泡流动轨迹及速度变化等因素的影响较大;在相同空化工况下,固体体积分数总体上是随固体颗粒含量的增加而增大,但受空化影响在一些区域内的固体体积分数会减小;在固体颗粒含量不变的情况下,叶轮流道内的固体体积分数随着空化的发展而逐渐减小。由于空化非线性变化规律产生而引起叶轮流道内固体体积分数呈现非线性规律变化。     

空化对多相混输泵内流动特性的影响

为揭示螺旋轴流式多相混输泵的空化性能及不同空化阶段下多相混输泵性能的变化规律,基于标准κ-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,对螺旋轴流式多相混输泵空化性能进行数值模拟,分析不同空化阶段空泡的发展对流速和压力分布的影响,揭示空化现象造成泵扬程下降的主要原因。结果表明,在螺旋轴流式多相混输泵内,在空化初生阶段,空泡主要集中在叶片吸力面进口处,随着空化余量的减小,空泡沿叶片吸力面流线方向逐渐延伸,当空化余量为0.8m时,空泡同时出现在压力面和吸力面上;当空化发展到压力面时,易导致混输泵的做功能力急剧下降;空泡体积分数越大,空泡末端区域的压力梯度变化就越大,会造成边界层分离和回流现象,加速空化的发展;空化会干扰叶轮内部流体的流动,使得空化区域流体的流速变化较大,从而导致流动的稳定性变差。研究结果可为多相混输泵性能的改善提供参考。     

Unerroric of control of mutual compliance of the efficiency of hydrogen engines of unmanned vehicles in the conditions of mass production

The issues related to the reliability of hydrogen engines of unmanned vehicles and increasing the efficiency of using hydrogen as fuel when using the method of its production during the decomposition of hydrogen-containing molecules of liquid-phase organic compounds in a plasma discharge under the action of intense ultrasonic exposure are considered. Experiments have shown that as a result of decomposition in the acoustoplasma discharge of liquid hydrocarbons, solid-phase carbon-containing products are formed, chemical transformations occur in the liquid phase and hydrogen-containing combustible gas is formed. Hydrogen-containing gas can be used as fuel immediately after synthesis, i.e. it does not require separation, since in addition to hydrogen it contains only impurities of CO₂ and water vapor. The purpose of the study is to formalize the basic conditions for tightening the control of mutual compliance with the efficiency of hydrogen engines of the same series in the conditions of their mass production. Methods of mathematical statistics and hardware-software modeling were used in the study. The term “unerroric of quality mutual compliance control” is introduced to describe a set of hardware and software tools for such control. The principle of in-depth testing of the technical condition of such engines of one series is described in a multidimensional formulation of the quality control problem for three of their operating parameters at once. The conditions for increasing the mutual correspondence of the measured values of such parameters in the conditions of serial production of hydrogen engines are formalized.     

MgO膨胀剂细度对MgO水化和水泥浆体膨胀的影响

基于《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》中的Ⅰ型氧化镁（MgO）,研究了该型MgO膨胀剂（MEA）细度对掺粉煤灰水泥浆体膨胀性能的影响。即采用X射线衍射分析(XRD)及同步热分析（TG DSC）分析了掺MEA水泥浆体中MgO的水化性。结果表明,养护温度相同时,MEA的细度对水泥浆体内MEA中MgO的水化和水泥浆体的膨胀无显著影响,产生的膨胀均能补偿水泥浆体的收缩;MEA的细度可从试验设计采用的45 μm筛筛余15%左右增加到30%左右,这将有利于MEA生产企业的节能降耗。     

小型锅炉烟尘测试时锅炉出力的计算

锅炉烟尘测试时,必须对锅炉出力进行测试。但监测中,许多小型锅炉往往不具备相关的计量装置和仪表,为解决这一问题,文章提出了用烟气量和空气过剩系数来计算锅炉的出力的公式,在实际使用中,该方法简单易行,其结果和实测值具有很好的一致怀。     

Heat of vaporization of mixtures

General expressions for the heat of vaporization of mixtures at constant pressure; at constant temperature; and at constant pressure, temperature, and composition are proposed. The last one is related to the liquid-vapor interface where steady vaporization or condensation is taking place. Numerical examples by the proposed expressions are shown for binary mixtures of HCFC22(R22) and (HCFC123(R123) © 1997 Scripta Technica, Inc. Heat Trans Jpn Res, 25(1): 12–24, 1996     

生物质催化热裂解技术的研究进展

生物质催化裂解是生物质热化学转化的一种重要途径。综述了生物质催化热裂解技术使用的反应器、催化剂类型,以及催化热裂解过程中热裂解温度、吹扫气、升温速率、生物质原料等条件的影响,展望了生物质催化热裂解技术的发展趋势。     

燃烧流化床气泡能量分布模型

应用瞬态谱分析方法对燃烧流化床声波信号进行了频谱分析,发现气泡能量分布呈Ｇａｍｍａ分布形式,在Ａｒｇｙｒｉｏｕｓ和Ｙｏｓｈｉｄａ等人提出的模型的基础上,发展了燃烧流化床气泡能量分布模型,并通过优化迭代对模型参数进行求解,在实验和理论的基础上得出了更加切合实际的燃烧流化床气泡能量分布模型     

促进城镇生活污水处理装置产业化

城镇生活污水处理装置是由农村户用沼气地发展演变而来，是一种小型、分散化处理污水的装置 ，是环境建设的需要。文章着重从我国环保政策及目标、生活污水造成的污染状况、急需整治的公共设施、生活污水净化装置的演变以及社会经济效益和环境效益等方面，阐述了其产业化的重要性。     

中国煤炭地下气化技术的发展

本文综述了煤炭地下汽化技术的国内外发展现状,对我国“长通道、大断面”煤炭地下气化新工艺给予了技术经济评述,并提出了发展煤炭地下汽化技术的政策建议。     

Investigation of effect of variation of cycle parameters on thermodynamic performance of gas-steam combined cycle

The paper deals with second law thermodynamic analysis of a basic gas turbine based gas-steam combined cycle. The article investigates the effect of variation of cycle parameters on rational efficiency and component-wise non-dimensionalised exergy destruction of the plant. Component-wise inefficiencies of the combined cycle have been quantified with the objective to pin-point the major sources of exergy destruction. The parameter that affects cycle performance most is the TIT (turbine inlet temperature). TIT should be kept on the higher side, because at lower values, the exergy destruction is higher. The summation of total exergy destruction of all components in percentage terms is lower (44.88%) at TIT of 1800 K & r_p,c = 23, as compared to that at TIT = 1700 K. The sum total of rational efficiency of gas turbine and steam turbine is found to be higher (54.91%) at TIT = 1800 K & r_p,c = 23, as compared to that at TIT = 1700 K. Compressor pressure ratio also affects the exergy performance. The sum total of exergy destruction of all components of the combined cycle plant is lower (44.17%) at higher value of compressor pressure ratio (23)& TIT = 1700 K, as compared to that at compressor pressure ratio (16). Also exergy destruction is minimized with the adoption of multi-pressure-reheat steam generator configuration.     

Review of theory of distortion and disintegration of liquid streams

Linear and nonlinear analyses of the instabilities and distortion of liquid streams injected into a gaseous media are discussed. The various fundamental mechanisms and the predictive capabilities for the distortions are emphasized. Round jets, planar sheets, annular sheets, and conical sheets are discussed in detail. The balance between capillary and inertial forces is primarily examined. The method for simplifying the analyses in the case of thin liquid sheets is discussed. The capabilities for representing the droplet size distribution that follows the stream disintegration are outlined.